CN101792290B - 复合硅酸盐多功能涂料及其制备方法 - Google Patents

复合硅酸盐多功能涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明复合硅酸盐多功能涂料，产品的物理力学性能优良，能作墙体保温、冻库保冷、工业窑炉和蒸汽、热水管道直接涂抹用的涂料和粘贴用的板材。它由如下重量份符合环保要求的自制材料和市购原料加工制成。所用原、材料的名称和重量份如下：硅酸铝纤维棉1.35—14.40；膨胀珍珠岩14.25—152.00；水硬性胶凝材料18.22—194.30；纤维材料分散剂0.04—0.43；改性海泡石5.93—63.23；防水增强剂30.00—320.00；增粘剂0.92—9.76；高效养护剂0.49—5.25；复合发泡剂0.12—1.26；洁净水55.65—593.60。

Description

复合硅酸盐多功能涂料及其制备方法
技术领域：
本发明与房屋的外墙保温、冻库保冷、工业窑炉和蒸汽、热水管道的绝热材料有关。
技术背景：
复合硅酸盐绝热涂料在二十世纪八十年代初期出现后，曾一度成为工业窑炉、输热(水、气)管道的绝热材料。一些企业曾将其在墙体、屋面保温中试用。但是，由于涂料存在收缩率高(-10％～-35％)、凝固时间长(冬季要一周以上)、大量使用石棉、涂料亲水等缺点而未成功。因此，建筑保温一般均采用聚苯乙烯泡沫板或聚苯乙烯颗粒等有机物质组成的保温涂料(即砂浆)作保温材料。由于于聚苯乙烯泡沫板施工难度大、造价高，且与聚苯乙烯颗粒保温砂浆一样，皆属有机类保温材料，由于材料的燃点低，遇火熔化后失去保温效果，并产生大量有毒气体，使受灾和救灾人员受到伤害。
本发明采用肥皂粉代替快速渗透剂作纤维材料的分散剂。它与材料中的含钙物质反应后，能生成具憎水性的脂肪酸钙，再加入憎水剂硬脂酸、加入十八烷基三甲基氯(溴)化铵对具有阳离子吸附功能的海泡石进行改性，使它的亲水表面变成弱极性和非极性物质，并且提高了粘结力；用一定量的硼砂水溶液对聚乙烯醇进行改性，使它从支链结构变成网络状结构，从水溶性变成水难溶性。涂料中的亲水物质，经过上述改性后，便从亲水变成憎水。
采用无机材料膨胀珍珠岩作保温材料的骨料、使原涂料收缩率高、怕火等缺点得到解决。采用325#硅酸盐水泥加入天然沸石粉混合、拌匀，制成沸石水泥，再加入增粘剂、高效养护剂、催化剂来提高材料强度；加入复合发泡剂来提高材料的孔隙率、降低导热系数，提高保温性能；完全不用石棉，从而使原涂料作墙体、屋面保温和绝热涂料时产生的缺点得到彻底解决。
发明内容：
本发明的目的是向国内外建筑市场、工业窑炉、热水和蒸汽管道和冻库保冷等领域，提供一种物理力学性能优良，既可制成涂料直接进行涂抹，又可制成各种规格供建筑保温，冻库保冷，窑炉绝热作粘贴用的符合环保要求的绿色板材。
具体实施方式：
硅酸铝纤维棉：由高铝矾土热加工制成的具有无毒、耐火、导热系数低等优点的无机耐火纤维棉。在本发明中，作无机保温、保冷、绝热增强材料。选用体积密度45-60千克/米3、渣球少的I-III级工业品。
膨胀珍珠岩：由火成酸性熔岩破碎成一定粒度后，经过快速加热，使其膨胀形成的多孔疏松材料。它具有无毒、容重轻、隔音、绝热、导热系数低等优点，适于-200℃-800℃作保温、隔热材料。在本发明中作无机保温绝热材料。选用容重60-80千克/米3的工业品。
海泡石：是一种富镁纤维状硅酸盐粘土矿物。它具有离子交换性能，热稳定性极高，可达1500℃-1700℃，用途极广。在硅酸盐工业中，可作高镁耐火材料和特殊耐高温涂层的优质原料；在建筑工业中可制作隔音、隔热材料。本发明中作保温、绝热材料。选用工业品纤维状海泡石。
水硬性胶凝材料：是本发明中的主要胶凝材料。由325号硅酸盐水泥与占水泥量15％的天然沸石粉混合制成的沸石水泥。它既保证了水泥的安定性，又提高水泥强度100个标号左右，从而降低了材料成本，使我国资源丰富的沸石得到利用。在无沸石地区，可全用325#-425#硅酸盐水泥，作工业窑炉的绝热涂料时，可用525#高铝水泥和沸石粉制成的沸石水泥或全用525#高铝水泥。
肥皂粉：具有分散无机材料的功能。它与涂料中的含钙物质反应后，能生成脂肪酸钙，提高涂料的憎水性能。选用工业品。
防水增强剂：自制材料。由工业品1799型聚乙烯醇、防结皮剂氯化铵、改性剂硼砂、憎水剂硬脂酸、乳化剂碳酸钠(或氢氧化钾、氨水、OP等)、催化剂氧化铈、水，按一定比例和工艺加工制成的乳白色溶液(作绝热涂料时因不加憎水剂、乳化剂、溶液为浅色)。在本发明中起粘结、增强、防水、稳泡作用。
增粘剂：自制材料。由工业品水玻璃、尿素、羧甲基纤维素、聚丙烯酰铵、水，按一定比例混合、溶解而成。在本发明中起提高粘结力、强度和稳泡作用。
高效养护剂：由无机粘结剂、阻锈防锈剂、复合增强剂催化剂、水组成的200910059499.2号专利产品。将浓度为34.6％的稠液，按水泥用量的一定比例加入混凝土料浆中，或配成1％的稀液对已脱模的混凝土浇注体按50％、30％、20％比例进行三次喷(或涮)涂(每天一次)，可代替传统养护方法并节约10％-15％的水泥用量。
复合发泡剂：自制材料。选用水溶后搅拌起泡的十八烷基三甲基氯(溴)化铵，遇碱液起泡的工业品铝粉加水混合、溶化而成。在本发明中起发泡作用。用来提高材料的孔隙率、降低导热系数、使保温、保冷、绝热涂料的效果更好。
选用洁净水作多功能涂料的拌和用水。
本发明是这样实现的：
硅酸铝纤维棉      1.35-14.40
膨胀珍珠岩        14.25-152.00
水硬性胶凝材料    18.22-194.30
纤维材料分散剂    0.04-0.43
改性海泡石        5.93-63.23
防水增强剂        30.00-320.00
增粘剂            0.92-9.76
高效养护剂        0.49-5.25
复合发泡剂        0.12-1.26
洁净水            55.65-193.60
复合硅酸盐多功能涂料的配比如表一重量份
Figure GSA00000050245300031
  防水增强剂   30.00   320.00   150.00   210.00   180.00   90.00
  增粘剂   0.92   9.76   4.58   6.41   5.49   2.75
  高效养护剂   0.49   5.25   2.46   3.44   2.95   1.48
  复合发泡剂   0.12   1.26   0.59   0.83   0.71   0.36
  洁净水   55.65   593.60   278.25   389.55   333.90   166.95
硅酸铝纤维棉料浆的配方如表二  重量份
Figure GSA00000050245300041
制备时，将各组份加入搅拌桶中，经搅拌、分散均匀即可。
水硬性胶凝材料的配方如表三  重量份
Figure GSA00000050245300042
制备时将两组份混合均匀即可。
改性海泡石料浆的配方如表四  重量份
Figure GSA00000050245300043
制备时将改性剂十八烷基三甲基氯化铵加入水中拌溶后，再加入纤维状海泡石充分拌匀，使之进行阳离子吸附、改性。
防水增强剂的配方如表五  重量份
Figure GSA00000050245300044
  硬脂酸   1.50   5.00   8.70   12.50   16.00   10.50   13.50   7.50   15.00
  碳酸钠   0.05   0.15   0.26   0.38   0.48   0.32   0.41   0.23   0.45
  氧化铈   0.01   0.03   0.05   0.08   0.10   0.06   0.08   0.05   0.09
  洁净水   27.68   92.28   160.56   230.69   295.38   193.78   249.14   138.41   276.83
制备时：1、先将1/3水加入铁锅中，升温至90-95℃时加入聚乙烯醇、氯化铵，拌匀后降温，在80-85℃保温10-15分钟使之全溶；2、将硼砂配成1％水溶液，在搅拌下慢慢加入1中进行改性；3、将硬脂酸加入1中，将乳化剂碳酸钠配成10％水溶液并在搅拌下滴入1中；4、将催化剂加入1中；5、当锅中液体变成乳白色时，用竹芊蘸液滴入盛有热水的开口容器中观察，若无油珠扩散，说明油剂硬脂酸已全乳化。反之，继续少量滴加乳化剂，直至全乳化；6、补加2/3余量水拌匀，备用。
增粘剂料浆的配方如表六  重量份
Figure GSA00000050245300051
配制时，将尿素加入水玻璃中拌匀；将羧甲基纤维素，聚丙烯酰胺加入水中，拌溶后倒入水玻璃中拌匀。
复合发泡剂料浆的配方如表七  重量份
Figure GSA00000050245300052
制备时，将两种发泡剂加入水中拌匀，溶化即可。
各实施例的配方和制备方法如下：
实施例一                               重量份
硅酸铝纤维棉料浆    187.70    膨胀珍珠岩    71.25
沸石水泥      91.08     改性海泡石料浆    104.64
防水增强剂    150.00    增粘剂料浆        12.08
高效养护剂    2.46      复合发泡剂料浆    15.59
制备方法：
1、按表二——表七制备方法，制备硅酸铝纤维棉料浆、改性海泡石料浆、防水增强剂、增粘剂料浆、复合发泡剂料浆和沸石水泥；
2、将各种料浆和防水增强剂倒入搅拌桶中混合；
3、将沸石水泥、高效养护剂加入搅拌桶料浆中拌匀；
4、加入膨胀珍珠岩，慢速搅拌5-8分钟，使各种成份充分混合均匀，即得到可供作保温、保冷、绝热用的涂料；将涂料注入模具，括平，凝结、硬化、脱模、干燥后，便得到供房屋外墙、冻库和窑炉粘贴用的板材(所拌涂料应在4小时内用完)。
实施例二                                    重量份
硅酸铝纤维棉料浆    225.24    膨胀珍珠岩        85.50
425#硅酸盐水泥      109.30    改性海泡石料浆    125.57
防水增强剂          180.00    增粘剂料浆        14.49
高效养护剂          2.95      复合发泡剂料浆    18.65
制备方法与实施例一相同
实施例三                                    重量份
硅酸铝纤维棉料浆                  400.43    膨胀珍珠岩        152.00
525#高铝水泥                      194.30    改性海泡石料浆    223.23
防水增强剂(不加硬脂酸和乳化剂)    309.70    增粘剂料浆        25.76
高效养护剂                        5.25      复合发泡剂料浆    33.26
制备方法与实施例一同。高铝水泥的强度受环境温度影响大，最适宜的硬化温度为15℃左右，固不宜在高温季节施工。
实施例四                                    重量份
硅酸铝纤维棉料浆      262.78    膨胀珍珠岩        99.75
沸石水泥              127.51    改性海泡石料浆    146.50
防水增强剂            210.00    增粘剂料浆        16.91
高效养护剂            3.44      复合发泡剂料浆    21.83
制备方法与实施例一相同。
按实施例一、二、三、四加工制作的保温、保冷、绝热涂料的物理力学性能如下：
浆体密度(kg/m3)    846.32    干燥密度(kg/m3)    285.94
粘结强度(KPa)      16.4      抗压强度(Mpa)      0.3
导热系数(w/-m.k)    0.053    憎水率(％)     89
初凝时间(h)         ≥4      终凝时间(h)    ≤12
线收缩率(‰)        3        耐火性能       不燃
石棉含量(％)        0
检测单位：
四川省建材科研院：测粘结强度、导热系数、憎水率
检测标准：；GB/T20473-2006
成都市建工质量检验测试站：测抗压强度
测量仪器：WE-300A液压或万能试验机(济南试金集团有限公司出品)

Claims (2)

1.一种复合硅酸盐多功能涂料，其特征在于它是由如下重量份符合环保要求的自制材料和市购原料制成： 
Figure FSB0000123592930000011
水硬性胶凝材料是由5.41——176.10重量份的325#硅酸盐水泥与2.72——31.07重量份粒度>200目的天然沸石粉混合均匀组成的沸石水泥或18.22——194.3重量份的425#硅酸盐水泥或525#高铝水泥； 
纤维材料分散剂是0.04——0.43重量份的肥皂粉； 
改性海泡石是由5.93——63.20重量份的纤维状海泡石和0.003——0.03重量份的阳离子改性剂十八烷基三甲基氯(溴)化铵及适量水组成； 
防水增强剂是由0.75——8.00重量份的1799型聚乙烯醇、0.01——0.16重量份的防结皮剂氯化铵、0.00008——0.0008重量份的改性剂硼砂、1.50——16.00重量份的憎水剂硬脂酸，0.05——0.48重量份的乳化剂碳酸钠，0.01——0.10重量份的催化剂工业轻稀土氧化铈、27.69——295.38重量份的洁净水制成； 
增粘剂是由0.75——8.00重量份的水玻璃、0.02——0.16重量份的尿素、0.02——0.64重量份的羧甲基纤维素、0.09——0.96重量份的聚丙烯酰胺及适量水组成； 
复合发泡剂是由0.10——1.06重量份遇水溶化后搅拌起泡的十八烷基三甲基氯化铵和0.02——0.20重量份遇碱液起泡的铝粉组成。
2.根据权利要求1所述复合硅酸盐多功能涂料的应用，其特征在于包括如下步骤： 
甲：制备保温、保冷、绝热涂料： 
(1)按配方量秤出各种原材料备用； 
(2)制硅酸铝纤维棉料浆、改性海泡石料浆、增粘剂料浆、复合发泡剂料浆； 
(3)制防水增强剂； 
(4)制水硬性胶凝材料； 
(5)(2)+(3)+高效养护剂+(4)拌匀后，再加入膨胀珍珠岩充分混合均匀； 
乙：制供粘贴用的保温、保冷、窑炉用绝热板材：将甲注入模具、括平、凝结、硬化、脱模、干燥即可。 
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